仪器分析复习纲要Word下载.docx
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v机械效应
产生一种辐射压强，对物料有很强的破坏作用。
使溶液中的物料颗粒分散。
v空化效应
溶剂内的气泡发生共振然后突然闭合，在其周围产生几千个大气压的压力，造成基质腔体的破裂，使待测成分溶出。
v热效应
不显著。
特点
v超声波提取时不需加热，避免了常规加热对有效成分的不良影响，适用于对热敏物质的提取；
v超声波提取提高了有效成分的提取率；
v溶剂用量少，节约了溶剂；
v超声波提取是一个物理过程，在整个浸提过程中无化学反应发生，不会改变大多数成分的分子结构。
8．柱层析方法原理
吸附柱层析：
吸附能力不同离子交换柱层析：
带电荷不同
凝胶渗透色谱：
分子量的差异免疫亲和柱层析：
抗原与抗体专一性亲和力
9.固相萃取法同固相微萃取法的区别
固相：
1.需要溶剂2.为防止交叉污染，一般固相萃取柱不能重复用
固相微：
1.可直接萃取，不需溶剂2.手柄。
萃取头两部分构成
3.过程：
吸附、解析4.萃取头可重复使用
分子发光分析法
分子发光：
室温下，大多数分子处于基态的最低振动能级。
处于基态的分子吸收能量后被激发为激发态。
激发态不稳定，将很快回到基态。
若返回到基态时伴随着光子的辐射，这种现象称为分子发光
辐射跃迁：
指以光的形式辐射多余的能量，包括荧光和磷光
无辐射跃迁：
指以热的形式辐射其多余的能量，包括振动弛豫、内转换、外转换和系间跨越
荧光发射：
激发单重态最低振动能级跃迁至基态产生
磷光发射：
激发三重态最低振动能级跃迁至基态产生
1.发光分为：
光致发光、电致发光、生物发光、化学发光
2.避免荧光猝灭：
消除猝灭剂、低温、低浓度荧光物质溶液
3．荧光发射光谱和它的吸收光谱之间呈镜像对称的原因是
v吸收光谱是物质分子由基态（一般处于最低振动能级）激发至第一电子激发态的各振动能级所致，其形状决定于第一电子激发态中各振动能级的分布情况。
v荧光光谱是激发态分子从第一电子激发态的最低振动能级回到基态的不同振动能级所致，所以荧光光谱的形状决定于基态中各振动能级的分布情况。
v因为基态中振动能级的分布和第一电子激发态中振动能级的分布情况类似，因此荧光光谱的形状和吸收光谱极为相似。
4．分子产生荧光必须具备两个条件
分子必须具有与所照射的辐射频率相适应的结构，才能吸收激发光；
（一般来说，分子中必须具有大的共轭键结构）
吸收了与其本身特征频率相同的能量之后，必须具有一定的荧光量子产率。
5．物质结构对荧光光谱的影响
共轭效应：
共轭程度越大，荧光越强
刚性平面结构：
多数具有刚性平面结构的有机分子具有强烈的荧光。
因为这种结构可以减少分子的振动，使分子与溶剂或其它溶质分子的相互作用减少，也就减少了碰撞去活的可能性。
取代基效应：
给电子基，荧光加强。
吸电子基，荧光减弱
6．影响溶液荧光强度的因素
溶剂对荧光强度的影响：
极性强，荧光强。
形成氢键或电离，改变荧光发射波长与强度。
溶剂对激发光或荧光有吸收（不能做溶剂）
温度：
温度上升，荧光强度减弱
溶液PH：
影响分子电离程度，影响金属离子形成发光螯合物
内滤光作用和自吸收现象：
荧光减弱。
7.荧光分析仪组成
激发光源：
在紫外-可见区范围，通常的光源是氙灯和高压汞灯
样品池：
低荧光的材料制成，通常用石英，形状以正方形和长方形为宜。
单色器：
光栅
检测器：
由光电管和光电倍增管作检测器，并与激发光成直角。
仪器特点：
1.检测器与激发光成直角，避免透射光的干扰2.有2个单色器
8.与紫外分光光度计区别
9.荧光分析法特点
灵敏度高：
检测下限在0.1～0.001μg·
mL－1之间
选择性好：
既可以依据激发光谱，也可以依据发射光谱鉴定某种物质
.荧光法提供比较多的物理参数
试样量少，测定方便
10.应用受限的原因
v①本身能发射荧光的物质相对较少，用加入某种试剂使非荧光物质转化为荧光物质来进行分析，其数量也还不多。
v②此外，荧光分析的灵敏度高，测定时对环境因素较为敏感，干扰因素较多。
红外光谱法
波数：
1cm的长度内红外光波的振动个数
红外光谱：
物质的分子受到红外光照射时，吸收特定频率的红外光，发生了分子振动能级和转动能级的跃迁，所产生的吸收光谱，称为红外吸收光谱，简称红外光谱
简正振动：
分子质心保持不变，整体不转动，每个原子都在其平衡位置附近做简谐振动，其振动频率和位相都相同。
1.红外光谱划分：
近红外区波长0.75-2.5微米波数13333-4000
中红外区2.5-254000-400
远红外区25-1000400-10
2.红外光谱特点
优点：
v红外光谱的高特征性：
任何不同物质的IR光谱都不会相同，可提供官能团信息，是定性分析的重要依据。
v固体、液体、气体样品（如CO2）都可以测定（包括宇宙空间的分子）。
v不破坏样品（红外显微镜，NIR用于食品的无损检测）。
v分析速度快，样品用量少，操作简便。
缺点：
v进行定量分析时灵敏度不够（摩尔吸光系数小）。
v对于复杂组分无法完全定性，需要和其它方法结合。
3运动自由度：
平动自由度，振动自由度，转动自由度
非线性分子平动3转动3振动3n-6
线性分子平动3转动2振动3n-5
4.简振振动的类型
1、伸缩振动：
对称、非对称（键长变、键角不变）
2、变形振动：
面内变形（剪式振动，面内摇摆振动）面外变形（扭曲振动，面外摇摆）
（键长不变，键角变）
5.产生红外吸收的条件
分子振动必须伴随着偶极矩的变化
红外光子的能量等于振动能级间的能量差
6.吸收谱带的强度
分子偶极矩变化越大，红外吸收越强。
一般来说，强极性分子比弱极性分子的吸收大
红外吸收比紫外-可见吸收弱2～3个数量级
红外光谱强度一般定性的分为5级（vssmwvw）
7.实际观测到的吸收峰数
v理论上：
吸收峰应比简正振动数目多，因为有倍频、组合频等。
v实际上：
吸收峰数目比简正振动数目少。
v原因：
v
（1）某些振动，分子偶极矩不变；
v
（2）某些振动能量相同或相近（简并）；
v（3）吸收强度低，无法检测；
v（4）波长超出一起范围。
8.红外光谱的分子结构
v用于分子结构研究的红外光谱主要位于中红外区，即4000～400cm-1
v中红外区包括：
v官能团区：
4000～1300cm-1，特征基团振动光谱
v指纹区：
1800～600cm-1，特定分子的特征光谱
4000~2500cm-1X-H伸缩振动区（特点：
氢原子质量小，振动频率高，相互作用小。
）
v1.O—H伸缩振动：
3650～3200cm-1（强峰）
如有氢键存在，频率降低，峰变宽。
v2.C—H伸缩振动：
（1）饱和烃C—H伸缩振动：
3000～2800cm-1（脂肪族化合物）
（2）不饱和烃C—H伸缩振动：
＞3000cm-1
烯烃、芳烃：
比3000cm-1大一些
炔烃：
3300cm-1
v3.N—H伸缩振动：
3500～3100cm-1（与O—H重叠，但是峰较窄）
2500～1900cm-1三键和累积双键区（峰较少，易辨认）
v1.R—C≡CH伸缩振动：
2100～2140cm-1
v2.R1—C≡C—R2伸缩振动：
2190～2260cm-1
v3.—C≡N伸缩振动（非共轭）：
2240～2260cm-1
v4.—C≡N伸缩振动（共轭）：
2220～2230cm-1
v5.—C＝C＝C—伸缩振动：
1950cm-1
1900～1200cm-1双键伸缩振动区
v1.C＝O伸缩振动：
1900～1650cm-1（强峰）
v2.C＝C伸缩振动
（1）烯烃中C＝C伸缩振动出现在1680～1620cm-1，一般较弱。
（2）单核芳烃的C＝C伸缩振动出现在1600cm-1和1500cm-1附近
v3.苯衍生物的泛频谱带
（1）苯衍生物C-H面外变形振动的倍频和组合频：
2000～1650cm-1
（2）苯衍生物C-H面外变形振动：
900～600cm-1
指纹区
v1.甲基对称弯曲振动：
1380～1370cm-1，受取代基影响小，判断甲基依据。
v2.C—O伸缩振动：
1300～1000cm-1，是指纹区最强的峰。
v3.烯烃C—H弯曲振动：
顺式：
730～650cm-1（中强）、反式：
980～965cm-1（强）
v4.芳烃C—H弯曲振动：
900～650cm-1，可以判定芳环取代基类型。
9.影响集团频率的因素
外部因素：
v试样的状态，测定条件和溶剂的极性都会引起基团频率的位移。
v振动频率：
气态＞液态或固态
v通常随溶剂极性的增大，溶质极性基团的伸缩振动频率降低，且强度增大。
为了使IR图谱尽量不受溶剂的影响，测定时应尽量采用非极性溶剂。
内部因素：
v1.电子效应：
包括诱导效应、共轭效应和中介效应，都是由于化学键的电子分布不均匀而引起的。
v诱导效应
v共轭效应：
共轭效应使体系中的电子云密度平均化，结果使原来的双键电子云密度降低，力常数减小，吸收频率向低波数方向移动。
v中介效应：
当含有孤对电子的原子（O、N、S等）与具有多重键的原子相连时，也可以起到类似共轭效应的作用，称为中介效应。
v2.氢键：
氢键对羧酸的影响最明显
v3.振动耦合:
当两个振动频率相同或相近的基团相邻并具有一个公共原子时，它们之间可能产生相互作用而使谱峰分裂为两个，一个高于正常频率，一个低于正常频率，这两个振动基团之间的相互作用称为振动耦合
v4.费米共振:
当一振动的倍频与另一振动的基频接近时，由于发生相互作用而产生很强的吸收峰或发生裂分，这种现象称为费米共振。
v5.环的张力
10.红外光谱仪
1.现常用傅立叶变换红外光谱仪（FTIR），与色散型差别在于FTIR不需要单色器
2.FTIR特点：
分辨率高。
波数精度高，0.01cm-1。
扫描速度快。
光谱范围宽1000-10cm-1。
灵敏度高10-9g
3.主要部件：
光源、吸收池、单色器（FTIR无，色散型有）、检测器
11.样品制备
（一）红外光谱法对试样的要求
v1.试样纯度高，＞98%
v2.试样应不含水，因为水会干扰测定，侵蚀盐窗
v3.试样浓度和压片的厚度应适当
（二）不同状态样品的制备
v1.气体试样：
在气体池中测定，气体池结构如下：
2.液体试样
①液膜法
v沸点较高的试样，直接滴在两块盐片之间，形成液膜；
v沸点较低，挥发性较大的试样，可注入封闭的液体池中，液层厚度一般为0.01～1mm。
②溶液法
v对于红外吸收很强的液体，当调整厚度时仍不能得到满意的谱图时，可配制成溶液以降低其浓度；
v量少的液体试样，为了能灌满液体池，也需要加入溶剂；
v某些固体和气体试样也可以用溶液的形式进行测定。
v对所使用的溶剂必须仔细选择。
溶解性好，无强烈红外吸收，不侵蚀盐窗，无强烈溶剂化效应。
3.固体试样
①压片法
v取试样0.5～2mg于玛瑙研钵中研细；
v再加入100～200mg磨细干燥的KBr粉末，混合均匀；
v将混合粉末加入压模内，在压力机中边抽气边加压，制成一定直径及厚度的透明片；
v将薄片放入仪器光束中测定。
②薄膜法
v对于熔点低，熔融时不分解、升华或发生化学反应的物质可以
vA直接加热熔融后涂制或压制成膜；
vB先将试样制成溶液，然后蒸干溶剂以形成薄膜。
12.计算不饱和度
n1，n3，n4分别表示分子式中一价，三价，四价原子的数目。
例如，C8H8O的不饱和度为
原子吸收光谱法
原子吸收现象：
原子蒸汽对某些波长光波的吸收现象
1.原子吸收光谱法的特点
灵敏度高（ng/ml）。
准确度好。
选择性好。
分析速度快。
应用范围广。
一起较简单、操作方便
局限性：
难熔元素、非金属元素测定困难，不能同时测定多种元素
2.原子吸收光谱法原理
①原子吸收光谱的产生
电子从基态跃迁到能量最低的激发态（称为第一激发态）时要吸收一定频率的光，这种谱线称为共振吸收线；
当它再跃迁回基态时，则发射出同样频率的光（谱线），这种谱线称为共振发射线；
产生吸收光谱和发射光谱，各元素的蒸汽对特征谱线吸收进行定量分析
②原子吸收过程
光源、原子蒸汽、单色器、检测器
气态基态原子对特征谱线的吸收是原子吸收光谱的基础
③影响谱线宽度的主要因素
自然宽度、多普勒宽度、压力宽度、自吸收宽度
④原子吸收测量：
积分吸收。
直接积分需要的高分辨率难实现、信噪比太小
⑤峰值吸收：
v峰值吸收系数与火焰中基态原子浓度成正比。
v用峰值吸收代替积分吸收的条件是：
1.通过原子蒸气的入射光的半宽度Δe小于共振吸收线半宽度Δa
2.入射光中心频率等于吸收线中心频率0
v只适用于低浓度试样的测定
3.原子吸收分光光度计
原子化：
将被测元素的原子转化为原子蒸气的过程
原子化系统类型：
火焰原子化系统。
非火焰原子化系统：
石墨炉原子化器、低温原子化法
火焰原子化器：
喷雾器、雾化室（效率低，是影响火焰原子化发灵敏度的主因素）、燃烧室
v优点：
v结构简单，操作方便，应用较广；
v火焰稳定，重现性及精密度较好；
v基体效应及记忆效应较小。
v雾化效率低（5～15%），原子化效率低（＜30%）；
v灵敏度比非火焰原子化器低，因为载气稀释了原子蒸气的浓度；
v某些金属在火焰中形成难熔氧化物或发生某些化学反应，也会减少原子蒸气的密度。
石墨炉原子化器：
原子化过程：
干燥、灰化（去除基质）、原子化、净化（取出残渣）四个阶段
低温原子化法：
汞低温原子化法、氢化物法
4对原子化器的要求
v原子化效率要高；
v稳定性要好。
雾化后的液滴要均匀、粒细；
v低的干扰水平。
背景小，噪声低；
v安全、耐用，操作方便。
5．单色器
组成：
入射狭缝、出射狭缝、反射镜、色散原件
作用：
1.将被测元素的共振线与邻近的谱线分开，防止辐射干扰进入检测器；
2.避免光电倍增管疲劳。
可以通过调节单色器的狭缝宽度达到去除干扰的目的。
6.检测系统：
观点原件、放大器、显示器
7定量分析方法
1标准曲线法
2标准加入法（能消除基体干扰，不能消除背景干扰）
Ax=kCx
（1）As+x=k（Cs+Cx）
（2）
由方程
（1）和
（2）可得：
Cx=AxCs/（As+x-Ax）
8.干扰及其消除
物理干扰（基体效应）：
v试样在转移、蒸发过程中物理因素变化引起的干扰效应，主要影响试样喷入火焰的速度、雾化效率、雾滴大小等。
v可通过控制试液与标准溶液的组成尽量一致的方法来抑制。
用标准化加入法消除干扰。
浓度高可用稀释法。
化学干扰：
v被测元素与共存的其它元素发生化学反应，生成一种稳定的化合物而影响原子化效率。
v在标准溶液和试液中加入某种试剂来抑制或减少化学干扰
光谱干扰：
光谱干扰包括谱线干扰和背景干扰两种。
主要来源于光源和原子化器。
v谱线干扰：
可以通过减小狭缝宽度与灯电流或者选择其它分析线的方法加以消除。
v吸收线重叠：
可以通过选用其他分析线的方法加以消除
v原子化器内直流发射干扰：
可以对光源进行机械调制或对空心阴极灯采用脉冲供电
电离干扰：
元素在高温火焰中发生电离，使基态原子浓度下降，分析的灵敏度降低。
在试样中加入过量的比被测元素电离电位低的其它元素，通常为碱金属元素。
毛细管气相色谱法GC
1.开管型毛细管柱特点中空
常规毛细管柱凃壁毛细管柱0.25mm
大内径毛细管柱0.32m0.53mm
小内径毛细管柱<
0.1mm
2.毛细管柱的特点
渗透性好，可以使用长的色谱柱
可以用很高的载气流速，分析速度快
柱容量小，允许进样量少
总柱效高
3.毛细管柱气相色谱分离条件的选择
v毛细管色谱柱：
柱长、柱内径、液膜厚度
v气化室温度：
等于或稍大于样品沸点，不要超过沸点50℃以上，防止样品分解。
v载气流速:
有一最佳载气流速，使塔板高度最小。
v柱温：
程序升温，可使分离均匀。
尽可能选低温柱，提高分离能力，但不可太低，否则会使分析时间长，色谱峰变宽
v检测器条件
v进样量：
取决于色谱柱固定液用量
4.毛细管柱色谱系统
①进样系统：
采用分流进样，一路将绝大部分气样放空，另一路将极微量的气样引入毛细管色谱柱中
②检测系统：
要解决色谱峰的展宽问题，有2种方法：
1.将色谱柱的末端直接插入检测器，几乎到喷嘴处，使氢和柱后流出物刚好在喷嘴下沿混合
2.在柱后与检测器之间，附加一个尾吹装置，加速样品通过检测器。
③数据记录系统
高效液相色谱法HPLC
1.液、气相色谱法的区别
HPLC：
流动相液体，分析溶液样品，室温，高压下操作
GC：
流动相气体，分析能气化的样品，加温操作。
2.正相色谱：
分离有机溶剂中的物质
反相色谱：
分离水溶液中的物质——生化物质
3.高效液相色谱仪
①高压泵恒压：
流量受柱压影响，不稳定恒流：
流量不受柱压影响
②梯度洗脱装置在一个分析周期中，按一定程序连续改变流动相中两种或多种溶剂的组成，使各组分都在适宜的条件下分离。
3进样装置
4色谱柱
5检测器（是否可用于梯度洗脱）
紫外检测器光电二极管阵列检测器荧光检测器示差折光检测器NO电化学检测器NO蒸发光散射检测器
4.HPLC主要类型及分离原理
v液固吸附色谱法（LSC）：
流动相为液体，固定相为固体吸附剂。
根据不同组分在固定相上的吸附能力不同而加以分离。
v液液分配色谱法（LLC）：
根据溶解度差异，正相色谱：
极性固定液+非极性流动相。
反相色谱：
非极性固定液+极性流动相
v离子对色谱法：
离子对色谱法是在固定相或流动相中加入与溶质分子电荷相反的离子对试剂，来分离离子型或可离子化的化合物的方法。
原理：
离子交换剂具有不同的亲和能力
v尺寸排阻色谱法（SEC）：
按照分子大小进行分离的；
大分子物质先洗脱出来，小分子物质后洗脱出来
5.HPLC流动相的要求
v
（1）溶剂对待测样品必须有合适的极性和良好的选择性。
v
（2）对于紫外吸收检测器，应注意不能用对紫外光有吸收的溶剂。
v高纯度：
不纯的溶剂会引起基线不稳，而杂质的长期积累还可以导致检测器噪声大
v（4）化学稳定性好：
不与样品发生化学反应。
v（5）低粘度：
高粘度溶剂会使柱效下降，增高柱压；
粘度过低的溶剂也不宜采用，例如戊烷、乙醚等，它们易在色谱柱或检测器内形成气泡，影响分离。
6.液液分配色谱：
溶剂排序水（极性最大），甲酰胺，乙腈，甲醇，乙醇，丙酮，二氧六环，四氢呋喃，甲乙酮，正丁醇，乙酸乙酯，乙醚，二氯甲烷，氯仿，溴乙烷，苯，苯丙烷，甲苯，四氯化碳，二硫化碳，环己烷，己烷，庚烷，煤油（极性最小）
液固吸附色谱流动相：
离子交换色谱流动相：
电荷密度越大，越易滞留
排阻色谱流动相：
常用的流动相有四氢呋喃、甲苯、氯仿、二甲基甲酰胺和水。
7.分离类型的选择
根据相对分子质量选择：
相对分子质量非常低的样品，其挥发性好，适用于气相色谱。
根据溶解度选择
根据分子结构选择
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